Question

甲酸甲酯水解反應方程式為：HCOOCH₃+H₂O?HCOOH+CH₃OH-Q（Q＞0）
某小組通過實驗研究該反應（反應過程中體積變化忽略不計）．反應體系中各組分的起始量如表．甲酸甲酯轉化率在溫度T₁下隨反應時間（t）的變化如圖：

組分	物質的量/mol
HCOOCH3	1.00
H2O	1.99
HCOOH	0.01
CH3OH	0.52

（1）上述反應的平衡常數表達式為K=

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

．
（2）計算15～20min范圍內：甲酸甲酯的減少量為

0.045

mol，甲酸甲酯的平均反應速率為

0.009

mol/min；80～90min范圍內甲酸甲酯的平均反應速率為

0

 mol/min．
（3）依據以上數據，推斷該反應在10min后反應速率迅速加快的原因：

該反應中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大

．
（4）其他條件不變，提高溫度為T₂，在答題卡框圖中畫出溫度T₂下甲酸甲酯轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖．

Answer 1

分析：（1）學平衡常數，是指在一定溫度下，可逆反應達到平衡時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值，據此書寫；
（2）由圖表可知，15min時，甲酸甲酯的轉化率為6.7%；20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%，兩次時刻剩余的甲酸甲酯的物質的量之差，即為15～20min范圍內甲酸甲酯的減少量；
根據題目圖表可知反應速率為單位時間內物質的量的變化，15～20min范圍內甲酸甲酯的平均速率為

△n

△t

，據此求解；
由圖可知，80～90min常用平衡轉化，甲酸甲酯的物質的量變化為0；
（3）甲酸具有催化作用，加快反應，由圖中數據可知，開始氫離子濃度小，催化效果不明顯，隨著反應進行氫離子濃度增大，催化效果明顯，甲酸增加到一定程度后，濃度對反應速率的影響成主導因素，特別是逆反應速率的增大，當達到平衡時，反應速率幾乎不變；
（4）因為升高溫度，反應速率增大，達到平衡所需時間減少，又該反應是吸熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，甲酸甲酯的轉化率減小．

解答：解：（1）HCOOCH₃+H₂O?HCOOH+CH₃OH的平衡常數表達式k=

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

，
故答案為：

c(HCOOH)?c(CH3OH)

c(HCOOCH3)?c(H2O)

；
（2）15min時，甲酸甲酯的轉化率為6.7%，所以15min時，甲酸甲酯的物質的量為1-1.00mol×6.7%=0.933mol；20min時，甲酸甲酯的轉化率為11.2%所以20min時，甲酸甲酯的物質的量為1-1.00mol×11.2%=0.888mol，所以15至20min甲酸甲酯的減少量為0.933mol-0.888mol=0.045mol，則甲酸甲酯的平均速率=0.045mol÷5min=0.009mol?min^-1．
由圖可知，80～90min常用平衡轉化，甲酸甲酯的物質的量變化為0，反應速率為0；
故答案為：0.04；0.009；0；
（3）從圖中轉化率不難看出，平均速率的變化隨轉化率的增大先增大再減小，后保持不變．因為反應開始甲酸甲酯的濃度大，所以反應速率較大，后隨著反應進行甲酸甲酯的濃度減小，反應速率減小，當達到平衡時，反應速率幾乎不變，故反應在10min后反應速率迅速加快的原因為：該反應中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大，
故答案為：該反應中甲酸具有催化作用，甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大；
（4）因為升高溫度，反應速率增大，達到平衡所需時間減少，所以繪圖時要注意T₂達到平衡的時間要小于T₁，又該反應是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，甲酸甲酯的轉化率增大，所以繪圖時要注意T₂達到平衡時的平臺要高于T₁，
故答案為：．

點評：本題考查考生對化學反應速率概念，化學平衡的了解及其影響因素的理解，對化學平衡常數簡單計算的掌握，注重考查學生知識遷移、讀圖及表達能力．